瑞利波作用下考虑竖向荷载影响的单桩在饱和软土中的水平动力分析

桩在竖向荷载和瑞利波共同作用下产生水平振动,竖向荷载会因二阶效应导致水平位移增大。为研究桩在饱和软土地基中的水平动力响应,建立瑞利波作用下单桩动力响应的计算模型。基于Biot理论计算均匀自由场中饱和软土地基的水平动力响应。利用边界条件求得土体阻力封闭解。基于Timoshenko梁理论建立桩基动力微分方程,得到桩的水平位移、弯矩和转角的解析解。通过数值算例验证模型正确性,分析竖向荷载、无量纲频率对桩水平振动的影响。研究发现竖向荷载和桩长对水平振动影响较大。

基于瞬态瑞利波技术的地基强夯质量检测评价

在深入研究了瞬态瑞利波的基本原理和特性的基础上,通过对工程概况和试验布置的详细分析,系统性地进行了地基强夯质量检测评价。通过研究发现基于瞬态瑞利波技术的地基强夯质量检测评价方法不仅在理论上有着坚实的基础,而且通过实际工程的检测应用,取得了令人满意的效果,表明基于瞬态瑞利波技术对地基强夯质量进行的检测评价具备可行性和有效性。

基于FPGA控制和Cirrus Logic采集的煤矿用瑞利波探测仪设计

瑞利波探测是通过弹性波中的面波来探测前方地质结构,其探测响应快、分辨率高、仪器操作简便,在探测巷道前方地质异常和工作面内部断层及陷落柱等方面得到广泛使用。目前现有的瑞利波探测仪普遍存在动态范围窄、功耗高、探测距离较小等缺点,严重影响了瑞利波探测仪的发展和煤矿井下地质构造的探查。基于FPGA控制和Cirrus Logic套片采集,实现了芯片配置和控制,数据采集、传输及存储的要求。重点介绍了控制和采集的工作原理,描述了瑞利波探测仪硬件电路及软件程序设计。通过测试数据试验结果分析,基于FPGA的瑞利波探测仪动态范围宽、探测分辨率高、探测距离大,能够满足煤矿井下超前探、巷道侧帮、顶底板等构造探测应用。

多分量瑞利波勘探研究

提出多分量瑞利波勘探技术的新思路，分析了噪声对相速度测量精度的影响，建立了用极化滤波提取有效瑞利波信号的方法。处理及分析表明：多分量瑞利波勘探与单分量法比较，勘探的可靠性有所提高。

中国西北地区岩石层瑞利波三维速度结构与沉积盆地

研究了中、新生界沉积层所覆盖的我国西北各沉积盆地：准噶尔盆地、塔里木盆地、柴达木盆地，以及一系列中小型盆地和其邻近地域的深部岩石层三维速度结构，探讨其和造山带与油气田的关系．使用了适配滤波频时分析方法，分析了我国数字台网的中长周期瑞利面波资料，计算得到２５７条混合路径的面波群速度频散．利用改进的分格随机反演理论与方法，从混合路径中提取了１００条频散突出路径的４°×４°网格单元的纯路径频散，并反演研究区的三维Ｓ波速度结构．频散的周期从１．９５ｓ到１５１．７ｓ，浅部分辨率可达１ｋｍ，得出了该区深达２００ｋｍ范围内三维瑞利波群速度的分布与特征．所得结果表明：塔里木盆地、哈密－吐鲁番盆地、伊宁盆地以及藏北地区的羌塘盆地具有较好的油气前景．我国西北邻国接壤地带，也均为良好的油气盆地潜在地带．

基阶与高阶瑞利波联合反演研究

研究了六层层状介质模型瑞利波基阶和高模式波相速度对横波速度、深度的敏感性,结果表明：基阶波较高模式波对7m以内浅部地层的横波速度更敏感,敏感性频带在10-25Hz范围内,峰值频带集中在18Hz左右;高模式波较基阶波对深部地层的横波速度更敏感,敏感性频带宽,峰值分散.基阶波对浅层的敏感性和高模式波穿透深度更深的特点为近地表岩土层二维横波速度结构的联合反演提供了前提条件.利用阻尼最小二乘SVD（Singular Value Decomposition）算法联合基阶与高模式波对理论模型和实例数据进行横波速度反演,反演结果表明联合反演增强了反演的稳定性,提高了反演的精度.

瑞利波勘探中“之”字形频散曲线研究

研究了弹性层状半空间中导波的多模性问题 ,说明了关于瑞利波勘探中“之”字形频散曲线的形成机理 .证明由单个的导波模式不可能得到“之”字形频散曲线 ,并从能量的角度出发 ,研究了各模式的实际强度与地层参数的关系 ,克服了从相速度的角度解释“之”字形频散曲线的困难 .还深入研究了地表下低速层介质的位置、厚度及其他参数对“之”字形频散曲线的相互影响 .与实际资料进行了对比分析 ,理论结果和实际情况基本相符 .

中国东南大陆及陆缘地带的瑞利波频散与剪切波三维速度结构

利用我国地震台站记录的瑞利波观测资料 ,通过适配滤波频时分析技术进行数据处理 ,获得了穿越我国东南及陆缘地区的瑞利波频散 .使用随机反演理论取得了东南大陆及陆缘地带 4°× 4°网格的纯路径频散数据 .在网格反演的基础上使用Harkrider的面波反演程序求得了该区剪切波的三维速度结构 .结果表明 :1 .华南大陆Moho界面埋深为 3 0— 40km ,并由西向东逐渐减薄 ,在陆缘与浅海地域为 2 5— 2 8km ,具有明显的分区特征 .2 .上地幔低速层埋深为 6 0— 1 5 0km ,变化幅度较大 ,这与深部断裂分布及深层过程有关 ,但NS向剖面上各界面的起伏变化均比EW向剖面平缓 .3 .东南陆缘是东亚大陆的海陆过渡带 ,在深部表现为Moho界面埋深和地壳平均速度降低的地带 ,地幔深部界面的起伏形态充分表明 ,深浅介质结构和物质耦合的不均匀性 .

层状饱和介质中瑞利波传播特性薄层分析方法

层状饱和半无限体中瑞利波传播特性研究对工程物理勘探及土性参数反演很重要,传统的层传递矩阵或刚度矩阵分析方法需在复数域搜索瑞利波频率方程根,不仅耗时,收敛性也差。根据研究波长范围,在底部半无限体某一深度设置刚性边界,将层状介质离散成薄层,建立研究平面应变状态下层状饱和介质中瑞利波传播特性薄层法分析模型。依据该模型,频率方程根搜索问题可转换成矩阵特征值问题。根据瑞利波沿深度衰减特性,从一组计算的特征值中筛选出与瑞利波模态对应特征值,由特征值及相应特征向量得到各模态频率特性以及孔隙压力、骨架位移随深度变化。通过与饱和半无限体瑞利波解析解比较,验证该模型可行性,由此研究几种层状介质中瑞利波各阶模态的频率特性。分析方法对开展动力本构模型更复杂的层状介质中瑞利波传播特性研究也具有指导意义。

中国东部海域地壳-上地幔瑞利波速度结构研究

为了进一步了解中国东部沿海及相邻海域的地壳－上地幔结构特征，对该区域的构造演化历史、地震活动及深部构造等方面研究提供一些基础资料，利用３１个数字地震台记录的高质量瑞利波资料，采用一种新的混合路径频散的网格反演方法（Ｏｃｃａｍ方法），对中国东部海域瑞利波群速度横向不均匀分布进行了初步研究．根据反演得到的１０—１５０ｓ共３６个中心周期的群速度分布特征，以及几个典型地点的剪切波速度结构的深度变化，对研究区域内各构造单元的划分以及它们在速度结构和上地幔低速层埋深等方面的特征进行了讨论。

瑞利波作用下成层地基中单桩横向振动分析

采用文克勒地基梁模型建立了成层地基中桩土相互作用的粘弹性模型 ,并利用现有的成层地基中的瑞利波弥散曲线解析解 ,通过解析法建立了瑞利波作用下多层介质中的桩体横向位移计算公式。在此基础上通过计算实例分析发现 ,无量纲频率 a0 、桩土相对刚度比 Ep/ Es、桩顶约束条件是影响桩体横向位移变化规律的主要因素 ,随着无量纲频率、桩土相对刚度比的增大 ,桩土分离的现象逐渐变得显著 ,桩顶约束的出现也会引起相同的结果。

匀质软夹层地基瑞利波弥散特性

本文利用有限单元法和解析法推导了求解上软下硬地基、夹层地基及道路结构瑞利波弥散曲线及位移分布的计算公式.得到了兼有有限单元法计算简单及解析法精度高之优点的计算方法,且编制了相应的计算机程序.并着重讨论了匀质软夹层地基瑞利波的弥散特性.

三层层状介质中瑞利波的频散曲线特征

在前人工作的基础上对三层层状介质的瑞利波频散曲线进行了正演模拟研究,对假定的几组典型模型参数的频散曲线进行了认真分析。通过分析可知,各频散曲线之间是互不相交的,从而对此问题有了一个更清晰的认识。指出当低速软弱夹层存在时频散曲线的特点,并根据分析结果,说明"之"字形频散曲线的形成机理。

饱和地基中瑞利波的弥散特性

基于第一作者提出的饱和土弹性波动方程，本文提出了饱和地基中端利波的频率特征方程，并由此分析了瑞利波传播速度和衰减系数随振动频率、土渗透系数等因素而变化的规律性。研究表明，在低频和低渗透条件下，饱和地基中瑞利波的速度符合经典波动理论公式，其值受第二P波的影响甚微。

中国大陆及其相邻海域瑞利波群速度分布特征

用27个763和3个 WWSSN 长周期地震仪记录的中国大陆及邻域75个地震的资料,经适配滤波频时分析技术处理及分格频散反演,得到147格中纯路径瑞利面波频散曲线.群速度分布特征如下:中国大陆及海域存在以南北带为界分为东,西两部,以40-44°N、28°N(西部)和28-32°N(东部)为界,南北分块以及岛弧西侧及陆架区呈北东向条带状分布的速度格局.40-44°N 和28-32°N 分界线有向东延伸到海域的迹象.这与大地构造单元的划分十分一致.此外,结果还表明,次级构造单元间也存在群速度结构的差异.不同大地构造单元间瑞利波群速度的差异直到周期 T=113s(相应深度约170km)仍有显示.

激光瑞利波的时间依赖性探测表面缺陷深度

针对金属构件表面微小缺陷非接触式定量检测的难题,本文采用有限元法模拟了激光产生的瑞利波与不同深度的表面缺陷的相互作用,研究了瑞利反射波与表面缺陷深度的时间依赖关系。通过分析该时间依赖关系的产生机制,提取出能够定量表征表面缺陷深度的时域特征量,得出了该时域特征量与表面缺陷深度的数学关系表达式,并利用该数学关系表达式进行了激光超声表面缺陷检测实验中的深度计算。结果表明,实验结果与数值模拟结果具有良好的一致性,该时域特征量与缺陷深度呈线性关系,能够定量表征表面缺陷深度的范围为0.1~0.5 mm,最大误差≤0.06 mm。

用遗传算法进行瑞利波反演

瑞利波反演属于非线性最优化问题，已有的局部线性化方法（如阻尼最小二乘法）常使解估计陷入目标函数的局部极小值之中，且严重地依赖初始模型。另外，目前被广泛应用的一些简单的瑞利波反演方法也存在明显的缺陷。全局优化法—遗传算法大大放松了对初始模型选择的要求，且不易陷入局部最优解中。本文用已有的简单宜行的反演解释方法获取初始模型，从而确定模型参数的搜索范围，再用遗传算法反演得到最终的介质模型，效果非常理想。

半空间饱和土中瑞利波特性

通过对饱和土中波的运动方程及连续方程分析，推导了饱和土中瑞利波特征方程，讨论了半空间饱和土中瑞利波波速度的弥散特性，以及位移和孔压分布情况．

频散瑞利波纵向衰减规律研究

理论推导了有液体层时瑞利波能量沿纵向的衰减公式，利用在金属铝板中的方形人工槽进行了相应超声实验验证，理论计算值与实验值吻合较好，并实验证实了有液体层时与无液体层时瑞利波速的差别，讨论了瑞利波衰减规律在实际检测中的作用．

层状半空间中的多模问题和瑞利波勘探

作者在本文中研究了弹性层状半空间的导波传播问题。对于实波数的导波 ,严格证明了频散函数为实函数 ,并用二分法求出了所有可能的沿层状介质传播的导波模式。结果表明 ,在弹性层状半空间中 ,一般存在无穷多个导波模式。实际勘探中接收到的导波是这些所有模式叠加的结果 ,这种多模性反映了低速层的存在。在文中 ,我们还得到了与实际接近的成“之”字形的导波频散曲线。